荒漠区沥青路面拱胀病害机理及影响因素分析

针对阿勒泰荒漠区S21阿乌高速出现的沥青路面拱胀病害问题,对其机理及影响因素进行分析。经现场调查与室内试验,分析沥青路面拱胀病害成因。以调查结果为基础,运用Kirchhoff薄板理论与有限积分变换法理论推导基层拱胀临界应力计算公式,分析沥青路面拱胀病害力学机制,确定基层拱胀临界应力值。应用Abaqus建立道路有限元模型,分析基层施工温度、膨胀系数、回弹模量及路表最高温度等因素对基层纵向最大应力与路面最大拱起高度的影响,并基于基层拱胀临界应力值给出相应建议。研究认为:S21阿乌高速沥青路面拱胀病害是水泥稳定砾石基层在过大的温度应力作用下发生拱起破坏的结果。考虑实际道路情况,S21阿乌高速水泥稳定砾石基层拱胀临界应力值为3.49 MPa。当基层纵向最大应力大于基层拱胀临界应力值时,基层将会发生拱起失稳破坏。基层施工温度、膨胀系数及路表最高温度均为基层纵向最大应力与路面最大拱起高度的敏感因素,而基层回弹模量对路面最大拱起高度无明显影响。建议将基层膨胀系数控制在2.8×10^(-5)℃^(-1)以内,基层回弹模量控制在1400~2200 MPa以内。

大温差荒漠区路面拱胀及路基盐分迁移规律研究

为了探究大温差荒漠区路面拱胀与路基内部可溶性盐分毛细迁移作用之间的关系,从而进一步确定路面拱胀病害成因,首先对新疆南部地区拱胀病害典型路段进行了实地调查,通过现场开挖探坑、填料取样试验检测病害路段基层及路基内部盐的种类与含量。然后结合室内模拟试验,深入研究温度梯度和盐分梯度作用下路基填料内部水-盐迁移规律及含水量、颗粒级配、压实度等关键因素对水-盐迁移的影响,得到了各关键因素作用下水-盐迁移特点,并据此提出了阻隔路基内部水-盐迁移的方法。结果表明:拱胀病害产生原因与路基硫酸盐含量过高及道路结构层内部水-盐迁移有关;温度梯度变化对水分盐分重分布影响显著,在土基内部形成明显的“水盐补给过渡区”,而盐分梯度对水盐迁移的影响仅有温度梯度的17. 3%;初始含水量及土质类别对表层最终含盐量及含水量的迁移影响显著;初始含水量越大盐分迁移越明显,在表层集聚的含盐量越高;土体颗粒越细,水-盐迁移速度越快,盐分表聚现象越明显;压实度每增加1%,含水率减少0. 2%左右,含盐量降低约0. 06%;可选取风积沙阻隔路基内部水-盐迁移,厚度宜为40~50 cm,位置在路堤顶面以下30~50 cm。

沙漠戈壁地区水泥稳定碎石基层沥青路面拱胀机理分析及处治建议

针对内蒙古额济纳地区水泥稳定碎石基层沥青路面出现拱起开裂的现象,调查分析了阿拉善额济纳地区几条公路(高速公路和一级公路)路面拱胀病害的特征,综合分析了沙漠戈壁地区水泥稳定碎石基层沥青路面拱胀病害成因,借鉴工程实践经验提出了处理水泥稳定碎石基层路面拱胀的防治措施。

在温差较大的地区对路面拱胀质量病害的一些探讨

近年来,随着我国高速公路在全国的快速发展,在我国西北干旱地区的高速公路产生了一种新型的路面质量病害——路面拱胀。本文作者通过多年的施工实践和研究,对路面拱胀发生的原因进行分析,并提出相应的预防措施和发生拱胀后的处理方案。

沙漠戈壁地区水泥稳定碎石基层沥青路面拱胀调查与防治措施

阿拉善额济纳地区位于内蒙古自治区西北寒旱区,其境内京新高速(G7)、S312、S315路面在间隔一定距离出现了类似"天然减速带"的拱胀病害现象,严重处拱起高度达20cm,严重危及到行车安全。文章以京新高速、S312、S315为依托,调查了路面横向拱胀病害的破坏特征,并对病害段路面基层、路基不同深度(上路床、下路床、上路堤)试样的易溶盐、Cl^-、SO_4^(2-)质量分数及基层芯样无侧限抗压强度进行了分析,初步揭示了路面横向拱胀病害的产生原因。结果表明,阿拉善额济纳地区沥青路面拱胀效应随季节温度呈周期性变化,路面拱胀病害主要由水泥稳定碎石拱起所致;路面拱胀病害严重程度与路基的填挖形式有一定的关联,一般而言,填挖交界路段>一般填方路段>高填方路段>挖方路段;拱胀路段试样的易溶盐浓度大于非拱胀段,发生拱胀路段的基层、上路床、下路床、上路堤易溶盐含量明显多于未发生拱胀路段;拱胀路段试样氯离子质量分数与硫酸根离子质量分数之比小于非拱胀段,路面基层和路基含盐量越大,拱胀凸起幅度越大。拱胀路基顶面有盐分积聚现象,SEM图像发现有NaCl、Na_2SO_4侵入路面结构基层现象,受盐胀与温度疲劳应力作用,拱胀段路面基层强度明显小于非拱胀路段。路面拱胀病害是基层温度效应与基层、土基盐胀效应的耦合作用所致。结合京新高速和策达一级路成功经验,工程实践中可通过设置消胀槽、预切缝等措施减少路面拱胀病害。